Unbinilium - Unbinilium

Unbinilium,  ₁₂₀ Ubn

Unbinilium
Výslovnost	/ ˌ U n b aɪ n ɪ l i ə m / ( OON -by- NIL -EE-əm )
Alternativní názvy	prvek 120, eka-radium
Unbinilium v periodické tabulce
Vodík Hélium Lithium Beryllium Boron Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlór Argon Draslík Vápník Skandium Titan Vanadium Chrom Mangan Žehlička Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Bróm Krypton Rubidium Stroncium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Technecium Ruthenium Rhodium Palladium stříbrný Kadmium Indium Cín Antimon Tellurium Jód Xenon Cesium Baryum Lanthan Cerium Praseodym Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Merkur (prvek) Thallium Vést Vizmut Polonium Astat Radon Francium Rádium Actinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornie Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Draslík Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Ununenium Unbinilium Unquadtrium Unquadquadium Unquadpentium Unquadhexium Unquadseptium Unquadoctium Unquadennium Unpentnilium Unpentunium Unpentbium Unpenttrium Unpentquadium Unpentpentium Unpenthexium Unpentseptium Unpentoctium Unpentennium Unhexnilium Unhexunium Unhexbium Nehextrium Nehexquadium Unhexpentium Unhexhexium Nehexseptium Unhexoctium Nehexenium Unseptnilium Unseptunium Unseptbium Unbiunium Unbibium Unbitrium Unbiquadium Unbipentium Unbihexium Unbiseptium Unbioctium Unbiennium Untrinilium Untriunium Untribium Untritrium Untriquadium Untripentium Untrihexium Untriseptium Untrioctium Untrienium Unquadnilium Unquadunium Unquadbium Ra ↑ Ubn ↓ - ununenium ← unbinilium → unbiunium
Atomové číslo ( Z )	120
Skupina	skupina 2 (kovy alkalických zemin)
Doba	období 8
Blok	s-blok
Konfigurace elektronů	[ Og ] 8 s 2 (předpovězeno)
Elektrony na skořápku	2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 2 (předpovězeno)
Fyzikální vlastnosti
Fáze na  STP	pevný (předpovězený)
Bod tání	953  K (680 ° C, 1256 ° F) (předpovězeno)
Bod varu	1973 K (1700 ° C, 3092 ° F) (předpovězeno)
Hustota (blízko  rt )	7 g/cm 3 (předpovězeno)
Teplo fúze	8,03–8,58  kJ/mol (extrapolováno)
Atomové vlastnosti
Oxidační stavy	(+1), ( +2 ), (+4) (předpovězeno)
Elektronegativita	Paulingova stupnice: 0,91 (předpovězeno)
Ionizační energie
Atomový poloměr	empirický: 200  pm (předpovězeno)
Kovalentní poloměr	206–210 pm (extrapolováno)
Další vlastnosti
Krystalická struktura	tělo-krychlový (BCC) (extrapolováno)
Číslo CAS	54143-58-7
Dějiny
Pojmenování	Systematický název prvku IUPAC
Pohled mluvit Upravit | Reference

Unbinilium , také známý jako eka-radia nebo prostě prvku 120 , je hypotetická chemický prvek v periodické tabulce se symbolem Ubn a atomové číslo 120. unbinilium a Ubn jsou dočasné systematický název a symbol IUPAC , které se používají, dokud se objevil prvek , potvrzeno, a je rozhodnuto o trvalém názvu. V periodické tabulce prvků se očekává, že to bude s-blokový prvek, kov alkalické zeminy a druhý prvek v osmém období . To přitahuje pozornost, protože některé předpovědi, že to může být v ostrova stability , ačkoli novější výpočty očekávat, že ostrov skutečně nastat v mírně nižším atomovým číslem, blíže k kopernicium a flerovium .

Unbinilium dosud nebylo syntetizováno, a to navzdory několika pokusům německých a ruských týmů. Experimentální důkazy z těchto pokusů ukazují, že syntéza periody 8 bude pravděpodobně mnohem obtížnější syntetizovat než předchozí známé prvky a že unbinilium může být dokonce posledním prvkem, který lze syntetizovat současnou technologií.

Pozice Unbinilium jako sedmého kovu alkalické zeminy naznačuje, že by měl podobné vlastnosti jako jeho lehčí kongenery ; Nicméně, relativistické efekty mohou způsobit některé z jeho vlastností se liší od těch, které očekává od přímého provádění pravidelných trendů . Očekává se například, že unbinilium bude méně reaktivní než baryum a radium a bude se chovat blíže ke stronciu , a přestože by mělo vykazovat charakteristický oxidační stav +2 kovů alkalických zemin, předpovídá se také, že bude vykazovat oxidační stav +4 , který není znám v žádném jiném kovu alkalických zemin.

Úvod

Grafické znázornění reakce jaderné fúze . Dvě jádra se spojí v jedno a vyzařuje neutron . Reakce, které do tohoto okamžiku vytvořily nové prvky, byly podobné, s jediným možným rozdílem, že někdy bylo uvolněno několik singulárních neutronů, nebo vůbec žádné.

Externí video
Vizualizace neúspěšné jaderné fúze na základě výpočtů Australské národní univerzity

Nejtěžší atomová jádra vznikají v jaderných reakcích, které spojují další dvě jádra nestejné velikosti do jednoho; zhruba, čím nerovnější jsou dvě jádra z hlediska hmotnosti, tím větší je možnost, že ta dvě reagují. Z materiálu vyrobeného z těžších jader je vyroben cíl, který je poté bombardován paprskem lehčích jader. Dvě jádra mohou splynout v jedno pouze tehdy, když se k sobě dostanou dostatečně blízko; normálně se jádra (všechna kladně nabitá) navzájem odpuzují kvůli elektrostatickému odpuzování . Silná interakce může překonat tento odpor, ale jen ve velmi krátké vzdálenosti od jádra; paprsková jádra jsou tedy značně zrychlena , aby byla taková odpudivost bezvýznamná ve srovnání s rychlostí jádra paprsku. Přiblížit se nestačí k tomu, aby se dvě jádra spojila: když se k sobě přiblíží dvě jádra, obvykle zůstanou pohromadě přibližně 10 - ²⁰  sekund a pak se rozdělí (nemusí být nutně ve stejném složení jako před reakcí), než aby vytvořily jediné jádro. Pokud dojde k fúzi, je dočasná fúze - nazývaná složené jádro - vzrušený stav . Aby ztratilo energii buzení a dosáhlo stabilnějšího stavu, složené jádro buď štěpí, nebo vysune jeden nebo několik neutronů , které energii odnesou. K tomu dochází přibližně 10 až ¹⁶  sekund po počáteční kolizi.

Paprsek projde cílem a dosáhne další komory, separátoru; pokud se vytvoří nové jádro, je neseno tímto paprskem. V separátoru je nově vytvořené jádro odděleno od ostatních nuklidů (původního paprsku a jakýchkoli dalších reakčních produktů) a přeneseno do detektoru povrchové bariéry , který jádro zastaví. Je označeno přesné umístění nadcházejícího nárazu na detektor; také jsou označeny jeho energie a čas příjezdu. Přenos trvá přibližně ^10–6  sekund; aby bylo jádro detekováno, musí přežít tak dlouho. Jádro je znovu zaznamenáno, jakmile je registrován jeho rozpad, a je změřeno umístění, energie a čas rozpadu.

Stabilitu jádra zajišťuje silná interakce. Jeho dosah je však velmi krátký; jak se jádra zvětšují, jeho vliv na nejvzdálenější nukleony ( protony a neutrony) slábne. Současně je jádro roztrženo elektrostatickým odpuzováním mezi protony, protože má neomezený dosah. Jádra nejtěžších prvků jsou tedy teoreticky předpovězena a dosud bylo pozorováno, že se primárně rozpadají způsoby rozpadu, které jsou způsobeny takovým odpuzováním: alfa rozpad a spontánní štěpení ; tyto režimy jsou převládající pro jádra supertěžkých prvků . Alfa rozpady jsou registrovány emitovanými alfa částicemi a produkty rozpadu lze snadno určit před skutečným rozpadem; pokud takový rozpad nebo série po sobě jdoucích rozpadů vytvoří známé jádro, lze původní produkt reakce určit aritmeticky. Spontánní štěpení však produkuje různá jádra jako produkty, takže původní nuklid nelze určit z jeho dcer.

Informace dostupné fyzikům, jejichž cílem je syntetizovat jeden z nejtěžších prvků, jsou tedy informace shromážděné v detektorech: umístění, energie a čas příjezdu částice do detektoru a informace o jejím rozpadu. Fyzici tato data analyzují a snaží se dojít k závěru, že to bylo skutečně způsobeno novým prvkem a nemohlo to být způsobeno jiným nuklidem, než který tvrdil. Za předpokladu, že data jsou dostačující pro závěr, že nový prvek byl definitivně vytvořen, a pro pozorované efekty neexistuje jiné vysvětlení; došlo k chybám při interpretaci dat.

Dějiny

Transaktinidové prvky , jako unbinilium, jsou vyráběny jadernou fúzí . Tyto fúzní reakce lze rozdělit na „horkou“ a „studenou“ fúzi v závislosti na energii excitace produkovaného jádra sloučeniny. V horkých fúzních reakcích se velmi lehké vysokoenergetické střely zrychlují směrem k velmi těžkým cílům ( aktinidy ), což vede ke vzniku složených jader s vysokou excitační energií (~ 40–50  MeV ), které mohou štěpit nebo alternativně odpařit několik (3 až 5) ) neutrony. Při studených fúzních reakcích (které používají těžší projektily, typicky ze čtvrtého období a lehčí cíle, obvykle olovo a vizmut ) mají produkovaná fúzovaná jádra relativně nízkou excitační energii (~ 10–20 MeV), což snižuje pravděpodobnost, že tyto produkty podléhají štěpným reakcím. Jak se kondenzovaná jádra ochladí k základnímu stavu , vyžadují emisi pouze jednoho nebo dvou neutronů. Reakce horké fúze však obvykle produkují více produktů bohatých na neutrony, protože aktinidy mají nejvyšší poměr neutronů k protonům ze všech prvků, které lze v současné době vyrobit v makroskopických množstvích, a v současné době je to jediná metoda pro výrobu supertěžkých prvků z flerovia (prvek 114) dále.

Ununennium a unbinilium (prvky 119 a 120) jsou prvky s nejnižšími atomovými čísly, které ještě nebyly syntetizovány: všechny předchozí prvky byly syntetizovány, což vyvrcholilo oganessonem (prvek 118), nejtěžším známým prvkem, který doplňuje sedmou řadu periodické tabulky. Pokusy syntetizovat prvky 119 a 120 posouvají hranice současné technologie v důsledku klesajících průřezů výrobních reakcí a jejich pravděpodobně krátkých poločasů , přičemž se očekává, že budou řádově mikrosekundy. Těžší prvky by pravděpodobně byly příliš krátké na to, aby byly detekovány současnou technologií: rozpadly by se během mikrosekundy, než by se dostaly k detektorům.

Dříve důležitá pomoc (charakterizovaná jako „stříbrné kulky“) při syntéze supertěžkých prvků pocházela z deformovaných jaderných obalů kolem hassia -270, což zvýšilo stabilitu okolních jader a existence kvazistabilního izotopu vápníku bohatého na neutrony 48, který by mohl být použit jako střela k výrobě více izotopů superheavy prvků bohatých na neutrony. (Čím je supertěžký nuklid bohatší na neutrony , tím blíže se předpokládá, že bude blíže vyhledávanému ostrovu stability .) I přesto mají syntetizované izotopy stále méně neutronů, než jaké by měly být na ostrově stability. Kromě toho by použití vápníku -48 k syntéze unbinilia vyžadovalo cíl fermium -257, které zatím nelze vyrobit v dostatečně velkých množstvích (v současné době lze vyrobit pouze pikogramy; pro srovnání jsou k dispozici miligramy berkelia a california) a v každém případě mají nižší výtěžek než použití cíle einsteinia s projektily vápníku-48 k produkci ununenium. Praktičtější výroba dalších supertěžkých prvků by vyžadovala projektily těžší než ⁴⁸ Ca, ale to má tu nevýhodu, že to má za následek symetrickější fúzní reakce, které jsou chladnější a je méně pravděpodobné, že uspějí.

Syntetické pokusy

Po jejich úspěchu při získávání oganisů reakcí mezi ²⁴⁹ Cf a ⁴⁸ Ca v roce 2006 zahájil tým ve Společném institutu pro jaderný výzkum (JINR) v Dubně podobné experimenty v březnu až dubnu 2007 v naději, že vytvoří unbinilium z jader ⁵⁸ Fe a ²⁴⁴ Pu . Počáteční analýza odhalila, že nebyly vytvořeny žádné atomy unbinilium, což poskytuje limit 400  fb pro průřez studovanou energií.

²⁴⁴
₉₄Pu
+ ⁵⁸
₂₆Fe
→ ³⁰²
₁₂₀Ubn
* → žádné atomy

Ruský tým plánoval modernizaci svých zařízení, než se znovu pokusí o reakci.

V dubnu 2007, tým v GSI Helmholtz Centre for výzkum těžkých iontů v Darmstadtu , Německo pokusili vytvořit unbinilium pomocí uran -238 a nikl -64:

²³⁸
₉₂U
+ ⁶⁴
₂₈Ni
→ ³⁰²
₁₂₀Ubn
* → žádné atomy

Nebyly detekovány žádné atomy, což poskytuje limit 1,6  pb pro průřez při dodávané energii. GSI zopakoval experiment s vyšší citlivostí ve třech samostatných cyklech v dubnu až květnu 2007, lednu až březnu 2008 a září až říjnu 2008, všechny s negativními výsledky a dosáhly hranice průřezu 90 fb.

V roce 2011 se vědci z GSI po modernizaci svého vybavení, aby bylo možné použít více radioaktivních cílů, pokusili o poněkud asymetrickou fúzní reakci:

²⁴⁸
₉₆Cm
+ ⁵⁴
₂₄Cr
→ ³⁰²
₁₂₀Ubn
* → žádné atomy

Očekávalo se, že změna reakce zdvojnásobí pravděpodobnost syntézy unbinilia, protože výtěžek takových reakcí je silně závislý na jejich asymetrii. Přestože je tato reakce méně asymetrická než reakce ²⁴⁹ Cf+ ⁵⁰ Ti, vytváří také více izotopů unbinilium bohatých na neutrony, které by měly získat zvýšenou stabilitu díky své blízkosti k uzávěru obalu při N = 184. Dne 18. května 2011 byly pozorovány tři signály; zvažovalo se možné přiřazení k ²⁹⁹ Ubnovi a jeho dcerám, ale nemohlo to být potvrzeno, a jiná analýza naznačovala, že to, co bylo pozorováno, byl jen náhodný sled událostí.

V srpnu až říjnu 2011 vyzkoušel jiný tým na GSI využívající zařízení TASCA novou, ještě více asymetrickou reakci:

²⁴⁹
₉₈Srov
+ ⁵⁰
₂₂Ti
→ ²⁹⁹
₁₂₀Ubn
* → žádné atomy

Vzhledem ke své asymetrii byla reakce mezi ²⁴⁹ Cf a ⁵⁰ Ti předpovězena jako nejpříznivější praktická reakce pro syntézu unbinilium, i když je také poněkud studená a je dále od uzavření neutronového obalu při N = 184 než kterákoli z pokusily se další tři reakce. Nebyly identifikovány žádné atomy unbinilium, což znamená omezující průřez 200 fb. Jens Volker Kratz předpověděl, že skutečný maximální průřez pro výrobu unbinilia jakoukoli ze čtyř reakcí ²³⁸ U+ ⁶⁴ Ni, ²⁴⁴ Pu+ ⁵⁸ Fe, ²⁴⁸ Cm+ ⁵⁴ Cr, nebo ²⁴⁹ Cf+ ⁵⁰ Ti bude přibližně 0,1 fb; pro srovnání, světový rekord pro nejmenší průřez úspěšné reakce byl 30 fb pro reakci ²⁰⁹ Bi ( ⁷⁰ Zn, n) ²⁷⁸ Nh a Kratz předpovídal maximální průřez 20 fb pro produkci ununenium. Pokud jsou tyto předpovědi přesné, pak by syntéza ununenium byla na hranicích současné technologie a syntetizace unbinilium by vyžadovala nové metody.

Tato reakce byla znovu vyšetřena v dubnu až září 2012 na GSI. Tento experiment použil k vytvoření prvku 119 cíl ²⁴⁹ Bk a paprsek ⁵⁰ Ti , ale protože se ²⁴⁹ Bk rozpadne na ²⁴⁹ Cf s poločasem rozpadu asi 327 dní, oba prvky 119 a 120 lze hledat současně. Nebyly identifikovány žádné atomy, což znamená mezní hodnotu průřezu 200 fb pro reakci ²⁴⁹ Cf+ ⁵⁰ Ti.

Ruský tým ve Společném institutu pro jaderný výzkum v Dubně v Rusku plánoval provést experiment před rokem 2012 a nebyly zveřejněny žádné výsledky, což silně naznačuje, že buď experiment nebyl proveden, nebo nebyly identifikovány žádné atomy unbinilium.

Pojmenování

Mendělejevova nomenklatura pro nejmenované a neobjevené prvky by nazvala unbinilium eka- radium . Z roku 1979 IUPAC doporučení dočasně nazvat unbinilium (symbol Ubn ), až se zjistí, objev potvrzen a permanentní jméno bylo vybráno. Přestože jsou systematická jména IUPAC v chemické komunitě široce používána na všech úrovních, od učeben chemie po pokročilé učebnice, vědci, kteří teoreticky nebo experimentálně pracují na supertěžkých prvcích, jej obvykle nazývají „prvek 120“ se symbolem E120 , (120) nebo 120 .

Předvídané vlastnosti

Jaderná stabilita a izotopy

Tabulka stability nuklidů, kterou použil tým Dubna v roce 2010. Charakterizované izotopy jsou zobrazeny s okraji. Očekává se, že za prvkem 118 (oganesson, poslední známý prvek) řada známých nuklidů rychle vstoupí do oblasti nestability, bez poločasů po dobu jedné mikrosekundy po prvku 121. Eliptická oblast ohraničuje předpokládanou polohu ostrova stabilita.

Orbitaly s vysokým azimutálním kvantovým číslem se zvyšují v energii, což eliminuje to, co by jinak bylo mezerou v orbitální energii odpovídající uzavřenému protonovému obalu v prvku 114, jak je znázorněno na levém diagramu, který tento efekt nebere v úvahu. To zvyšuje další protonovou skořepinu do oblasti kolem prvku 120, jak je znázorněno na pravém diagramu, což potenciálně zvyšuje poločasy izotopů prvku 119 a 120.

Stabilita jader výrazně klesá s nárůstem atomového čísla za kuriem , prvkem 96, jehož poločas rozpadu je o čtyři řády delší než u jakéhokoli aktuálně známého prvku s vyšším číslem. Všechny izotopy s atomovým číslem nad 101 podléhají radioaktivnímu rozpadu s poločasy méně než 30 hodin. Žádné prvky s atomovými čísly nad 82 (za olovem ) nemají stabilní izotopy. Nicméně, z důvodů, které dosud nejsou dobře známy, dochází k mírnému zvýšení jaderné stability kolem atomových čísel 110 - 114 , což vede k tomu, že to, co je v jaderné fyzice známé jako „ ostrov stability “. Tento koncept, navržený profesorem Kalifornské univerzity Glennem Seaborgem , vysvětluje, proč supertěžké prvky vydrží déle, než se předpokládalo.

Předpokládá se, že izotopy unbinilium mají poločasy rozpadu alfa v řádu mikrosekund . V tunelovací kvantové modelu s masovými odhady z makroskopického mikroskopické modelu, alfa-rozpadu poločas několika unbinilium izotopů ( ^292-304 Ubn) bylo odhadováno na přibližně 1 až 20 mikrosekund. Některé těžší izotopy mohou být stabilnější; Fricke a Waber předpovídal ³²⁰ Ubn být nejstabilnější unbinilium izotop v roce 1971. Vzhledem k tomu, unbinilium se očekává, že se rozkládat přes kaskádu alfa rozpadů vedoucích k spontánnímu štěpení kolem kopernicium , celková poločasy unbinilium izotopů jsou také předpokládá, že se měří v mikrosekund. To má důsledky pro syntézu unbinilium, protože izotopy s poločasy rozpadu pod jednu mikrosekundu by se rozpadly před dosažením detektoru. Nové teoretické modely nicméně ukazují, že očekávaná energetická mezera mezi protonovými orbitaly 2f _7/2 (vyplněna u prvku 114) a 2f _5/2 (vyplněna u prvku 120) je menší, než se očekávalo, takže prvek 114 se již nezdá být stabilní sférický uzavřený jaderný obal a tato energetická mezera může zvýšit stabilitu prvků 119 a 120. Očekává se, že další dvojnásobné magické jádro bude nyní kolem sférického ³⁰⁶ Ubb (prvek 122), ale očekávaný nízký poločas rozpadu a nízký produkční průřez tohoto nuklidu činí jeho syntézu náročnou.

Vzhledem k tomu, že prvek 120 vyplňuje protonový _orbitál 2f _5/2 , byla velká pozornost věnována složenému jádru ³⁰² Ubn* a jeho vlastnostem. V letech 2000 až 2008 bylo ve Flerově laboratoři jaderných reakcí v Dubně provedeno několik experimentů, které studovaly štěpné charakteristiky jádra sloučeniny ³⁰² Ubn*. Byly použity dvě jaderné reakce, konkrétně ²⁴⁴ Pu+ ⁵⁸ Fe a ²³⁸ U+ ⁶⁴ Ni. Výsledky odhalily, jak jádra, jako je toto štěpení, převážně vylučováním jader uzavřených obalů, jako je ¹³² Sn ( Z  = 50, N  = 82). Bylo také zjištěno, že výtěžek pro dráhu fúzního štěpení byl podobný mezi ⁴⁸ Ca a ⁵⁸ Fe projektily, což naznačuje možné budoucí použití ⁵⁸ Fe projektilů při tvorbě supertěžkých prvků.

V roce 2008 tým z GANIL ve Francii popsal výsledky z nové techniky, která se pokouší změřit poločas štěpení jádra sloučeniny při vysoké excitační energii, protože výtěžky jsou výrazně vyšší než u odpařovacích kanálů neutronů. Je to také užitečná metoda pro zkoumání účinků uzávěrů skořepin na přežití jader sloučenin v super těžké oblasti, což může indikovat přesnou polohu dalšího protonového obalu ( Z  = 114, 120, 124 nebo 126). Tým studoval reakci jaderné fúze mezi ionty uranu a cílem přírodního niklu:

²³⁸
₉₂U
+ ^nat
₂₈Ni
→ ^{296 298 299 300 300 302}
₁₂₀Ubn
* → štěpení

Výsledky ukázaly, že jádra unbinilia byla produkována při vysoké (~ 70 MeV) excitační energii, která prošla štěpením s měřitelnými poločasy těsně nad ^10-18 s. I když je velmi krátký (opravdu nedostatečný na to, aby prvek existoval podle IUPAC , protože složené jádro nemá žádnou vnitřní strukturu a jeho nukleony nebyly uspořádány do skořápek, dokud ^{nepřežije 10-14}  s, kdy vytvoří elektronický oblak ), schopnost měřit takový proces indikuje silný skořepinový efekt při Z  = 120. Při nižší excitační energii (viz odpařování neutronů) bude účinek skořepiny zvýšen a lze očekávat, že jádra základního stavu budou mít relativně dlouhou polovinu -žije. Tento výsledek by mohl částečně vysvětlit relativně dlouhý poločas ²⁹⁴ Og měřený v experimentech na Dubně. Podobné experimenty naznačily podobný jev u prvku 124, ale ne u flerovia , což naznačuje, že další protonová skořepina ve skutečnosti leží za prvkem 120. V září 2007 tým v RIKEN zahájil program využívající cíle ²⁴⁸ Cm a naznačil budoucí experimenty prozkoumejte možnost 120 jako dalšího magického čísla protonu (a 184 jako dalšího magického čísla neutronů) pomocí výše uvedených jaderných reakcí za vzniku ³⁰² Ubn*a ²⁴⁸ Cm+ ⁵⁴ Cr. Rovněž plánovali další mapování regionu vyšetřováním blízkých složených jader ²⁹⁶ Og*, ²⁹⁸ Og*, ³⁰⁶ Ubb*a ³⁰⁸ Ubb*.

Atomové i fyzické

Jako druhý prvek období 8 se předpokládá, že unbinilium je kov alkalické zeminy, pod beryliem , hořčíkem , vápníkem , stronciom , baryem a radiem . Každý z těchto prvků má v nejvzdálenějším s-orbitálu dva valenční elektrony (konfigurace valenčních elektronů n s ² ), které se při chemických reakcích snadno ztratí a vytvoří oxidační stav +2 : kovy alkalických zemin jsou tedy spíše reaktivními prvky, přičemž výjimkou berýlia kvůli jeho malé velikosti. Předpokládá se, že unbinilium bude pokračovat v trendu a bude mít valenční elektronovou konfiguraci 8 s ² . Očekává se proto, že se bude chovat podobně jako jeho lehčí kongenerové ; v některých vlastnostech se však také předpokládá, že se bude lišit od lehčích kovů alkalických zemin.

Hlavním důvodem předpokládaných rozdílů mezi unbiniliem a ostatními kovy alkalických zemin je interakce spin -orbit (SO) - vzájemná interakce mezi pohybem elektronů a spinem . Interakce SO je obzvláště silná u supertěžkých prvků, protože jejich elektrony se pohybují rychleji - při rychlostech srovnatelných s rychlostí světla - než u lehčích atomů. U atomů unbinilium snižuje hladiny energie elektronů 7p a 8s, stabilizuje odpovídající elektrony, ale dvě z úrovní energie elektronu 7p jsou stabilizovanější než ostatní čtyři. Efektu se říká subshell splitting, protože rozděluje 7p subshell na více stabilizované a méně stabilizované části. Výpočetní chemici chápou rozdělení jako změnu druhého ( azimutálního ) kvantového čísla l z 1 na 1/2 a 3/2 pro více stabilizované a méně stabilizované části 7p subshell. Vnější 8s elektrony unbinilium jsou tedy stabilizovány a je těžší je odstranit, než se očekávalo, zatímco elektrony 7p _3/2 jsou odpovídajícím způsobem destabilizovány, což jim možná umožňuje účast na chemických reakcích. Tato stabilizace nejvzdálenějšího s-orbitálu (již významného v radiu) je klíčovým faktorem ovlivňujícím chemii unbinilium a způsobuje, že všechny trendy v atomových a molekulárních vlastnostech kovů alkalických zemin mění směr po bariu.

Empirické (Na – Cs, Mg – Ra) a predikované (Fr – Uhp, Ubn – Uhh) atomové poloměry alkalických kovů a kovů alkalických zemin od třetího do devátého období , měřeno v angstromech

Empirická (Na – Fr, Mg – Ra) a predikovaná (Uue – Uhp, Ubn – Uhh) ionizační energie alkalických kovů a kovů alkalických zemin od třetího do devátého období, měřeno v elektronvoltech

Vzhledem ke stabilizaci jeho vnějších 8s elektronů se předpokládá, že první ionizační energie unbinilium - energie potřebná k odstranění elektronu z neutrálního atomu - bude 6,0 eV, srovnatelná s energií vápníku. Elektron z vodíku, jako unbinilium atom oxidované tak, že má pouze jeden elektron, Ubn ¹¹⁹⁺ -je Předpokládá se, že tak rychle, že jeho hmotnost je 2,05 krát vyšší než non-pohybující elektronu, funkce pocházející z pohybovat relativistické efekty . Pro srovnání je údaj pro radium podobné vodíku 1,30 a pro barium podobné vodíku je 1,095. Podle jednoduchých extrapolací zákonů relativity to nepřímo ukazuje kontrakci atomového poloměru na přibližně 200  pm , velmi blízko stroncia (215 pm); iontový poloměr ze Ubn ²⁺ iontů je rovněž odpovídajícím způsobem sníží na 160 hodin. Očekává se také, že trend v elektronové afinitě obrátí směr podobně u radia a unbinilia.

Unbinilium by mělo být při pokojové teplotě tuhé s bodem tání 680 ° C: pokračuje to v sestupném trendu po skupině, přičemž je nižší než hodnota 700 ° C pro radium. Očekává se, že teplota varu unbinilium bude kolem 1700 ° C, což je nižší teplota než u všech předchozích prvků ve skupině (zejména radium vře při 1737 ° C), a to podle sestupného periodického trendu. Hustota unbinilium se předpokládá, že je 7 g / cm ³ , pokračuje trend zvyšování hustoty se skupiny: hodnota pro radia je 5,5 g / cm ³ .

Chemikálie

Předpovídá se, že chemie unbinilia je podobná chemii kovů alkalických zemin, ale pravděpodobně by se chovala více jako vápník nebo stroncium než baryum nebo radium. Stejně jako stroncium by unbinilium mělo energicky reagovat se vzduchem za vzniku oxidu (UbnO) a s vodou za vzniku hydroxidu (Ubn (OH) ₂ ), který by byl silnou zásadou , a uvolňovat plynný vodík . Mělo by také reagovat s halogeny za vzniku solí, jako je UbnCl ₂ . I když by se tyto reakce daly očekávat od periodických trendů , jejich snížená intenzita je poněkud neobvyklá, protože ignorování relativistických efektů by periodické trendy předpovídaly, že unbinilium bude ještě reaktivnější než baryum nebo radium. Tato snížená reaktivita je způsobena relativistickou stabilizací valenčního elektronu unbinilium, zvýšením první ionizační energie unbinilium a snížením kovových a iontových poloměrů ; tento účinek je již patrný u radia. chemie unbinilia v oxidačním stavu +2 by měla být více podobná chemii stroncia než radia. Na druhou stranu se předpokládá, že iontový poloměr iontu Ubn ²⁺ bude větší než poloměr Sr ²⁺ , protože orbitaly 7p jsou destabilizovány a jsou tedy větší než p-orbitaly dolních skořápek. Unbinilium může také vykazovat oxidační stav +4 , který není vidět v žádném jiném kovu alkalických zemin, kromě oxidačního stavu +2, který je charakteristický pro ostatní kovy alkalických zemin a je také hlavním oxidačním stavem všech známých alkalických kovů zemské kovy: je to kvůli destabilizaci a expanzi spinoru 7p _3/2 , což způsobuje, že jeho nejvzdálenější elektrony mají nižší ionizační energii, než by se jinak očekávalo. Stav +1 může být také izolovatelný. Očekává se, že mnoho unbinilium sloučenin bude mít velký kovalentní charakter, kvůli zapojení elektronů 7p _3/2 do vazby: tento účinek je také pozorován v menší míře u radia, které vykazuje určitý podíl 6s a 6p _3/2 na vazba v fluoridu radia (RaF ₂ ) a astatidu (RaAt ₂ ), což má za následek, že tyto sloučeniny mají kovalentnější charakter. Předpokládá se, že standardní redukční potenciál páru Ubn ²⁺ /Ubn bude -2,9 V, což je téměř přesně stejný potenciál jako u páru stroncia Sr ²⁺ /Sr (-2,899 V).

V plynné fázi kovy alkalických zemin obvykle netvoří kovalentně vázané diatomické molekuly jako alkalické kovy, protože takové molekuly by měly stejný počet elektronů ve vazebných a protijedných orbitalech a měly by velmi nízké disociační energie . Vazba M – M v těchto molekulách je tedy převážně prostřednictvím van der Waalsových sil . Délky vazby kov -kov v těchto molekulách M _{2 se} zvyšují po skupině od Ca ₂ do Ubn ₂ . Na druhé straně se jejich energie disociační vazby kov-kov obecně zvyšuje z Ca ₂ na Ba ₂ a poté klesá na Ubn ₂ , což by měla být nejslabší vazba ze všech homodiatomických molekul skupiny 2. Příčinou tohoto trendu je rostoucí účast elektronů p _3/2 a d a také relativisticky smrštěného s orbitálu. Z těchto disociačních energií M ₂ se předpovídá entalpie sublimace ( AH _sub ) unbinilium na 150 kJ/mol.

Vazba Ubn – Au by měla být nejslabší ze všech vazeb mezi zlatem a kovem alkalické zeminy, ale měla by být stále stabilní. To dává extrapolovat střední adsorpční entalpie (-Δ H _reklamy ) 172 kJ / mol na zlato (hodnota radium by měla být 237 kJ / mol) a 50 kJ / mol na stříbro , nejmenší ze všech kovů alkalických zemin, které prokázat, že by bylo možné studovat chromatografickou adsorpci unbinilia na povrchy vyrobené z ušlechtilých kovů . Δ H _sub a -Δ H _reklamy hodnoty jsou ve vzájemném vztahu pro kovy alkalických zemin.

Viz také

• Ostrov stability : flerovium - unbinilium - unbihexium

Poznámky

Reference

Bibliografie

• Audi, G .; Kondev, FG; Wang, M .; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). „Hodnocení jaderných vlastností NUBASE2016“ (PDF) . Čínský Physics C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10,1088/1674-1137/41/3/030001 .
• Beiser, A. (2003). Koncepty moderní fyziky (6. vydání). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC  48965418 .
• Hoffman, DC ; Ghiorso, A .; Seaborg, GT (2000). The Transuranium People: Inside Story . World Scientific . ISBN 978-1-78-326244-1.
• Kragh, H. (2018). Od transuranic k Superheavy Elements: Příběh sporu a stvoření . Springer . ISBN 978-3-319-75813-8.
• Zagrebaev, V .; Karpov, A .; Greiner, W. (2013). „Budoucnost výzkumu supertěžkých prvků: Která jádra by bylo možné syntetizovat během několika příštích let?“ (PDF) . Journal of Physics: Conference Series . 420 . 012001. arXiv : 1207,5700 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2001Z . doi : 10,1088/1742-6596/420/1/012001 . ISSN  1742-6588 . S2CID  55434734 .